Java集合学习之泛型_java中集合必须是泛型吗-优快云博客

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本文深入介绍了Java泛型的概念，包括其在集合操作中的作用，如何通过泛型避免类型转换异常，提高代码安全性。文章通过实例展示了泛型在方法、类和接口中的定义与使用，并探讨了泛型通配符的使用场景，包括泛型的上限和下限。通过学习，读者将更好地理解和应用Java泛型，提升代码质量。

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3.1 泛型概述

在前面学习集合时，我们都知道集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。

泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

假定我们有这样一个需求：写一个排序方法，能够对整型数组、字符串数组甚至其他任何类型的数组进行排序，该如何实现？

答案是可以使用 Java 泛型。

使用 Java 泛型的概念，我们可以写一个泛型方法来对一个对象数组排序。然后，调用该泛型方法来对整型数组、浮点数数组、字符串数组等进行排序。

泛型方法

你可以写一个泛型方法，该方法在调用时可以接收不同类型的参数。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每一个方法调用。

下面是定义泛型方法的规则：

所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分（由尖括号分隔），该类型参数声明部分在方法返回类型之前（在下面例子中的<E>）。
每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。
类型参数能被用来声明返回值类型，并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符。
泛型方法体的声明和其他方法一样。注意类型参数只能代表引用型类型，不能是原始类型（像int,double,char的等）。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

/**
 * @author wly_fish
 * @create 2021-04-07-15:28
 *创建集合对象,不使用泛型
        好处:
            集合不使用泛型,默认的类型就是Object类型,可以存储任意类型的数据
        弊端:
            不安全,会引发异常
 */
public class Demo01Generic {
    public static void main(String[] args) {
        fun01();
    }

    private static void fun01(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add("abc");
        list.add(12);
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Object o = iterator.next();
            System.out.println(o);

            String s = (String)o;
            System.out.println(s.length());
        }
    }
}

想要使用String类特有的方法,length获取字符串的长度;不能使用多态 Object obj = "abc";
需要向下转型
会抛出ClassCastException类型转换异常,不能把Integer类型转换为String类型

3.2 使用泛型的好处

上一节只是讲解了泛型的引入，那么泛型带来了哪些好处呢？

将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
避免了类型强转的麻烦。

创建集合对象,使用泛型
好处:
1.避免了类型转换的麻烦,存储的是什么类型,取出的就是什么类型
2.把运行期异常(代码运行之后会抛出的异常),提升到了编译期(写代码的时候会报错)
弊端:
泛型是什么类型,只能存储什么类型的数据

private static void fun02(){
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("wrr");
//        list.add(12);
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            String s = iterator.next();
            System.out.println(s + '-' + s.length());
        }
    }

程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。为什么会发生类型转换异常呢？我们来分析下：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。怎么来解决这个问题呢？ Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。

泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

tips:一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。

3.3 泛型的定义与使用

泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

定义和使用含有泛型的类

定义格式：

修饰符 class 类名<代表泛型的变量> {  }

例如，API中的ArrayList集合：

class ArrayList<E>{ 
    public boolean add(E e){ }

    public E get(int index){ }
    ....
}

使用泛型：即什么时候确定泛型。

在创建对象的时候确定泛型

例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

此时，变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<String>{ 
     public boolean add(String e){ }

     public String get(int index){  }
     ...
}

再例如，ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

此时，变量E的值就是Integer类型,那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<Integer> { 
     public boolean add(Integer e) { }

     public Integer get(int index) {  }
     ...
}

举例自定义泛型类

/**
 * @author wly_fish
 * @create 2021-04-07-18:00
 * 
 * 定义一个含有泛型的类,模拟ArrayList集合
 *     泛型是一个未知的数据类型,当我们不确定什么什么数据类型的时候,可以使用泛型
 *     泛型可以接收任意的数据类型,可以使用Integer,String,Student...
 *     创建对象的时候确定泛型的数据类型
 */
public class GenericClass<E> {
    private E name;

    public E getName() {
        return name;
    }

    public void setName(E name) {
        this.name = name;
    }
}

/**
 * @author wly_fish
 * @create 2021-04-07-18:01
 */
public class Demo02Generic {
    public static void main(String[] args) {
        //不写泛型默认为Object类型
        GenericClass<Object> gc0 = new GenericClass<>();
        gc0.setName("默认object");
        Object name = gc0.getName();
        System.out.println(name);

        //创建GenericClass对象,泛型使用String类型
        GenericClass<String> gc = new GenericClass<>();
        gc.setName("猪八戒");
        System.out.println(gc.getName());

        //创建GenericClass对象,泛型使用Integer类型
        GenericClass<Integer> gc2 = new GenericClass<>();
        gc2.setName(115535);
        System.out.println(gc2.getName());
    }
}

含有泛型的方法

定义格式：

修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }

含有泛型的方法,在调用方法的时候确定泛型的数据类型
传递什么类型的参数,泛型就是什么类型

例如，

public class MyGenericMethod {	  
    public <MVP> void show(MVP mvp) {
        System.out.println(mvp.getClass());
    }
    
    //定义一个含有泛型的方法
    public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {
        return mvp;
    }
    
    //定义一个含有泛型的静态方法
    public static <S> void method2(S s){
        System.out.println(s);
    }
}

使用格式：调用方法时，确定泛型的类型

public class GenericMethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象
        MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();
        // 演示看方法提示
        GenericMethod genericMethod = new GenericMethod();
        genericMethod.show("123");
        GenericMethod.method2("123");
        genericMethod.show(123);
        GenericMethod.method2(123);
    }
}

含有泛型的接口

定义格式：

修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> {  }

例如，

public interface MyGenericInterface<E>{
	public abstract void add(E e);
	
	public abstract E getE();  
}

使用格式：

1、定义类时确定泛型的类型

例如

public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
	@Override
    public void add(String e) {
        // 省略...
    }

	@Override
	public String getE() {
		return null;
	}
}

此时，泛型E的值就是String类型。

2、始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型

例如

public class GenericInterfaceImpl2<E> implements GenericInterface<E> {
    @Override
    public void method(E e) {
        System.out.println(e);
    }
}

确定泛型：

GenericInterfaceImpl2<Integer> gi2 = new GenericInterfaceImpl2<>();
        gi2.method(123);

        GenericInterfaceImpl2<Double> gi3 = new GenericInterfaceImpl2<>();
        gi3.method(8.88);

3.4 泛型通配符

当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。

通配符基本使用

泛型的通配符:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。

此时只能接受数据,不能往该集合中存储数据。

举个例子大家理解使用即可：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

/**
 * @author wly_fish
 * @create 2021-04-07-20:05
 */
public class Demo05Generic {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list01 = new ArrayList<>();
        list01.add(1);
        list01.add(2);

        ArrayList<String> list02 = new ArrayList<>();
        list02.add("aaa");
        list02.add("bbb");

        printArray(list01);
        printArray(list02);

        /*
        泛型的通配符:
        ?:代表任意的数据类型
        使用方式:
        不能创建对象使用
        只能作为方法的参数使用

        定义一个方法,能遍历所有类型的ArrayList集合
        这时候我们不知道ArrayList集合使用什么数据类型,可以泛型的通配符?来接收数据类型
        注意:泛型没有继承概念的
         */
    }
    public static void printArray(ArrayList<?> arrayList){
        Iterator<?> iterator = arrayList.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Object o = iterator.next();
            System.out.println(o);
        }
    }
}

tips:泛型不存在继承关系 Collection<Object> list = new ArrayList<String>();这种是错误的。

通配符高级使用----受限泛型

之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。

泛型的上限：

格式： 类型名称 <? extends 类 > 对象名称
意义： 只能接收该类型及其子类

泛型的下限：

格式： 类型名称 <? super 类 > 对象名称
意义： 只能接收该类型及其父类型

比如：现已知Object类，String 类，Number类，Integer类，其中Number是Integer的父类

public static void main(String[] args) {
    Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
    Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
    
    getElement(list1);
    getElement(list2);//报错
    getElement(list3);
    getElement(list4);//报错
  
    getElement2(list1);//报错
    getElement2(list2);//报错
    getElement2(list3);
    getElement2(list4);
  
}
// 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
// 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}